Aktywność biologiczna gleby.pdf

(2193 KB) Pobierz
monografia MB
74513016.001.png
Ma³gorzata Brzeziñska
AKTYWNOή BIOLOGICZNA
ORAZ PROCESY JEJ TOWARZYSZ¥CE
W GLEBACH ORGANICZNYCH NAWADNIANYCH
OCZYSZCZONYMI ŒCIEKAMI MIEJSKIMI
(Badania polowe i modelowe)
131
Instytut Agrofizyki
im. Bohdana Dobrzañskiego PAN
w Lublinie
Rozprawy i Monografie
2006 (2)
74513016.002.png
Komitet Redakcyjny
Redaktor Naczelny
Ryszard T. Walczak, czł. koresp. PAN
Zastępca Redaktora Naczelnego
Józef Horabik
Sekretarz Redakcji
Wanda Woźniak
Rada Redakcyjna
Tomasz Brandyk, czł. koresp. PAN – przewodniczący
Ryszard Dębicki
Bohdan Dobrzański
Danuta Drozd
Franciszek Dubert
Tadeusz Filipek
Józef Fornal
Jan Gliński, czł. rzecz. PAN
Grzegorz Józefaciuk
Eugeniusz Kamiński
Andrzej Kędziora
Tadeusz Kęsik
Krystyna Konstankiewicz
Janusz Laskowski
Jerzy Lipiec
Piotr P. Lewicki
Stanisław Nawrocki, czł. rzecz. PAN
Edward Niedźwiecki
Viliam Novák, Słowacja
Josef Pecen, Czechy
Tadeusz Przybysz
Stanisław Radwan, czł. koresp. PAU
Jan Sielewiesiuk
Witold Stępniewski
Zbigniew Ślipek
Bogusław Szot
Opiniowali do druku
Prof. dr hab. Jan Gliński
Prof. dr hab. Jan Koper
Adres redakcji
Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN, ul. Doświadczalna 4, P.O. Box 201
20-290 Lublin 27, tel. (0-81) 744-50-61, e-mail: editor@demeter.ipan.lublin.pl
http://www.ipan.lublin.pl
Praca wykonana częściowo w ramach projektów badawczych nr 5 P06H 035 16 i nr 3 P04G 080 25
finansowanych przez Ministerstwo Nauki i Informatyzacji Departament Badań Naukowych w latach
1999-2001 i 2003-2005 oraz działalności statutowej IA PAN
Publikacja indeksowana przez
Polish Scientific Journal Contents – Life Sci. w sieci Internet
pod adresem http://psjc.icm.edu.pl
ÓCopyright by Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN, Lublin 2006
ISSN 1234-4125
Wydanie I. Nakład 150 egz. Ark. wyd. 12,5
Skład komputerowy: Marek Pazur, Małgorzata Brzezińska
Druk: Drukarnia ALF-GRAF , ul. Kościuszki 4, 20-006 Lublin
SPIS TREŚCI
1. WSTĘP I CEL PRACY .......................................................................................... 7
2. AKTYWNOŚĆ BIOLOGICZNA GLEBY I PROCEY JEJ TOWARZYSZĄCE ..... 11
2.1. Aktywność dehydrogenaz w glebie .................................................................. 11
2.2. Aktywność katalazy w glebie ........................................................................... 12
2.3. Oddychanie gleby ............................................................................................. 13
2.4. Biomasa drobnoustrojów glebowych ............................................................... 13
2.5. Potencjał oksydoredukcyjny gleby ................................................................... 14
3. OBIEKT I METODYKA BADAŃ ........................................................................ 16
3.1. Obiekt badawczy .............................................................................................. 16
3.1.1. Doświadczenie polowe ................................................................................ 20
3.1.2. Doświadczenie na monolitach glebowych ................................................... 20
3.1.3. Doświadczenie na próbkach glebowych ...................................................... 21
3.2. Metodyka pomiarów ........................................................................................ 23
3.2.1. Oznaczanie aktywności dehydrogenaz w glebie ......................................... 23
3.2.2. Oznaczanie aktywności katalazy w glebie .................................................. 24
3.2.3. Oznaczanie stęŜenia gazów w powietrzu nad glebą..................................... 24
3.2.4. Oznaczanie biomasy drobnoustrojów w glebie ............................................ 24
3.2.5. Pomiar potencjału redoks gleby .................................................................. 24
3.2.6. Inne oznaczenia ........................................................................................... 25
4. WYNIKI I DYSKUSJA ......................................................................................... 26
4.1. Doświadczenie polowe ..................................................................................... 26
4.1.1. ZróŜnicowanie aktywności enzymatycznej w glebach kontrolnych ............ 26
4.1.2. Zmiany właściwości gleb pod wpływem ścieków ....................................... 27
4.1.3. Procesy oksydoredukcyjne w glebach ......................................................... 38
4.1.4. Aktywność dehydrogenaz i katalazy dla całych profili (wartości średnie) ..... 41
4.1.5. ZaleŜność aktywności oksydoreduktaz od potencjału redoks gleby............. 42
4.1.6. Podsumowanie wyników doświadczenia polowego .................................... 48
4.2. Doświadczenie modelowe na monolitach glebowych ...................................... 49
4.2.1. Charakterystyki wodne i biologiczne gleb ................................................... 49
4.2.2. Potencjał redoks gleb.................................................................................... 56
4.2.3. Analiza statystyczna wyników .................................................................... 58
4.2.4. Podsumowanie wyników badań na monolitach glebowych ........................ 59
4.3. Doświadczenie modelowe na próbkach z wierzchnich warstw gleb ................ 60
4.3.1. Aktywność dehydrogenaz ........................................................................... 61
4.3.1.1. Aktywność dehydrogenaz w glebie inkubowanej bez dodatku glukozy..... 61
4.3.1.2. Aktywność dehydrogenaz w glebie inkubowanej z dodatkiem glukozy.... 63
4.3.2. Aktywność oddechowa ................................................................................ 67
4.3.2.1. Aktywność oddechowa w glebie inkubowanej bez dodatku glukozy ..... 68
4.3.2.1.1. Wydzielanie CO 2 ............................................................................... 68
4.3.2.1.2. Pobranie O 2 ..................................................................................... 72
4.3.2.1.3. Współczynnik oddechowy RQ ......................................................... 74
4.3.2.2. Aktywność oddechowa w glebie inkubowanej z dodatkiem glukozy .... 77
4.3.2.2.1. Wydzielanie CO 2 ............................................................................. 77
4.3.2.2.2. Mineralizacja netto glukozy ............................................................ 79
4.3.2.2.3. Pobranie O 2 ..................................................................................... 81
4.3.2.3. Relacje pomiędzy aktywnością dehydrogenaz i oddychaniem ............... 83
4.3.3. Biomasa drobnoustrojów ............................................................................. 85
4.3.4. Relacje pomiędzy C org , C mic i innymi właściwościami biologicznymi gleby .... 90
4.3.4.1. Relacje pomiędzy C org i aktywnością biologiczną gleb .............................. 90
4.3.4.2. Wartości wskaźnika dostępności węgla (C mic /C org ) ................................ 95
4.3.4.3. Relacje pomiędzy C mic i wydzielaniem CO 2 ............................................ 97
4.3.4.4. Wartości współczynnika metabolicznego qCO 2 ..................................... 99
4.3.4.5. Wartości specyficznej aktywności biomasy drobnoustrojów qDHA ..... 102
4.3.4.6. Wartości wskaźnika C:N ....................................................................... 103
4.3.5. Aktywność metanotroficzna ....................................................................... 104
4.3.6. Emisja i sorpcja N 2 O .................................................................................. 107
4.3.7. Potencjał redoks i odczyn gleby ................................................................. 111
4.3.7.1. Eh i pH gleby inkubowanej bez dodatku glukozy ................................. 111
4.3.7.2. Eh i pH gleby inkubowanej z dodatkiem glukozy ................................. 114
4.3.8. Aktywność katalazy .................................................................................... 116
4.3.9. Redukcja Ŝelaza .......................................................................................... 117
4.3.9.1. Zawartość Fe +2 w glebie inkubowanej bez dodatku glukozy ................. 117
4.3.9.2. Zawartość Fe +2 w glebie inkubowanej z dodatkiem glukozy ................ 119
4.3.10. Przemiany gazowe związane z obniŜeniem Eh gleby ............................... 119
4.3.10.1. Emisja i sorpcja N 2 O w glebie inkubowanej z dodatkiem glukozy ...... 120
4.3.10.2. Emisja i sorpcja H 2 w glebie inkubowanej z dodatkiem glukozy......... 121
4.3.10.3. Emisja CH 4 w glebie inkubowanej z dodatkiem glukozy..................... 123
4.3.10.4. Relacje pomiędzy potencjałem redoks i wskaźnikami aktywności
biologicznej gleby ............................................................................... 125
4.3.11. Podsumowanie wyników doświadczenia na próbkach glebowych ........... 134
5. WNIOSKI ............................................................................................................. 143
6. PIŚMIENNICTWO .............................................................................................. 145
7. STRESZCZENIE .................................................................................................. 160
8. SUMMARY .......................................................................................................... 162
Zgłoś jeśli naruszono regulamin